JP5256743B2 - Roll mold for optical film production - Google Patents
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Description
本発明はロール状の金型表面にプリズムパターンを形成する切削加工方法に関するもので、特にプリズムパターンの溝間ピッチが20μm以下の微細なプリズムパターンをフィルムの表面に転写して光学フィルムを得るフィルム転写成形用のロール金型の切削加工方法に関するものである。 The present invention relates to a cutting method for forming a prism pattern on the surface of a roll-shaped mold, and in particular, a film for obtaining an optical film by transferring a fine prism pattern having a pitch between grooves of 20 μm or less to a film surface. The present invention relates to a method of cutting a roll mold for transfer molding.
液晶ディスプレイのバックライトには、光源からの光を視野方向に反射・拡散させてディスプレイを発光させるためのプラスチック製板状部品あるいはフィルム状の部品が用いられる。これらの光学部品は表面に微細なプリズムパターンが形成されており、プリズムパターンによって光源からの光の反射・透過方向を制御してディスプレイの視野方向に光を導くものである。これらの光学部品は透明なプラスチック部品やフィルムなどの樹脂成形品であり、転写原版である金型を製作し、金型より転写成形して樹脂成形品が製造される。 As a backlight of a liquid crystal display, a plastic plate-like component or a film-like component for reflecting and diffusing light from a light source in the viewing direction to emit light from the display is used. These optical components have a fine prism pattern formed on the surface, and the light is guided in the viewing direction of the display by controlling the reflection / transmission direction of light from the light source by the prism pattern. These optical parts are resin molded products such as transparent plastic parts and films. A mold as a transfer master is manufactured, and a resin molded product is manufactured by transfer molding from the mold.
樹脂成形品には,V字型の溝部からなるプリズムパターンが形成されている。プリズムパターンは、転写原型である金型表面に切削加工などにより微細なプリズムパターンの反転を形成し、切削した金型を用いて樹脂成形品に転写成形することによって、プリズムパターンが樹脂成形品の表面に形成される。特にフィルム状の光学部品については、生産効率向上のためロール金型を用いて、連続転写成形により製造される。 A prism pattern including a V-shaped groove is formed on the resin molded product. The prism pattern is formed by forming a fine inversion of the prism pattern by cutting or the like on the surface of the mold that is the transfer prototype, and then transferring and molding the resin pattern onto the resin molded product using the cut mold. Formed on the surface. In particular, a film-like optical component is manufactured by continuous transfer molding using a roll die in order to improve production efficiency.
金型表面に形成されるプリズムパターンは、幅寸法が数ミクロン〜数百ミクロンである。また、光が透過する際の損失を低減するため表面はサブミクロンオーダーの表面粗さが必要である。このため金型の加工では、切削工具にダイヤモンドバイトを用いた超精密切削加工が用いられる。ダイヤモンドバイトの刃先形状として先端がV字形をしたダイヤモンドバイトを用いて切削することにより、金型表面に溝形状を形成し、溝形状を繰り返し切削することで所望の面積のプリズムパターンを形成する。ロール金型に上記のような溝部を形成する場合は、ロールを回転させながらダイヤモンドバイトを近接させて金型表面への切込みを行い、溝形状を切削加工する。 The prism pattern formed on the mold surface has a width dimension of several microns to several hundred microns. Also, the surface needs to have a surface roughness on the order of submicrons in order to reduce the loss when light is transmitted. For this reason, ultra-precise cutting using a diamond tool as a cutting tool is used in machining the mold. By cutting with a diamond cutting tool having a V-shaped tip as a cutting edge shape of the diamond tool, a groove shape is formed on the die surface, and a prism pattern having a desired area is formed by repeatedly cutting the groove shape. When forming a groove as described above in a roll mold, a diamond bite is brought close to the roll while rotating the roll, and the groove is cut into the mold surface.
ロール金型への溝部の加工方法としては、2種類の方法があり、リング状の溝を切削して、それを連ねてプリズムパターンを形成する方法と、螺旋状のねじ切り軌跡にてプリズムパターンを形成する方法がある。リング状の溝を切削する場合には、切削工具にて所定の深さまで切込んだ後、工具を一度金型より遠ざけた後、溝ピッチ分の工具の横移動を与えて、再び所定の深さまで切込みを実施する。これを繰り返して所望の形状を得る。 There are two types of methods for processing the groove on the roll mold: cutting the ring-shaped grooves and connecting them together to form a prism pattern, and forming the prism pattern with a spiral threading locus There is a method of forming. When cutting a ring-shaped groove, after cutting to a predetermined depth with a cutting tool, the tool is once moved away from the mold, and then the tool is laterally moved by the groove pitch, and then the predetermined depth is again reached. Make the cut. This is repeated to obtain a desired shape.
螺旋状の溝部を形成する場合には、ロール金型を回転させながら工具をロール金型の軸方向に移動することによって、螺旋状の溝部がロール金型表面に切削される。ロール金型1回転あたりの軸方向の工具移動量を、溝ピッチ分として切削することによりプリズムパターンが形成できる。ロール金型加工では、加工効率の点から主に後者の螺旋軌跡を用いた切削加工が用いられる。ロール状の金型を被加工材として、ロール金型の表面にプリズムパターンを得る加工装置として、「特許文献1」や「特許文献2」に見られるような装置が開示されている。また、螺旋状の溝部を形成する方法として、超硬材質などの部品への雌ネジ部分の加工方法として「特許文献3」に示す加工法が開示されている。これは,ネジを加工するための砥石を複数個同軸上に配置して1条の螺旋軌跡のネジ部の溝を加工する方法である。
In the case of forming the spiral groove, the spiral groove is cut on the surface of the roll mold by moving the tool in the axial direction of the roll mold while rotating the roll mold. A prism pattern can be formed by cutting the tool movement amount in the axial direction per one rotation of the roll mold as the groove pitch. In the roll die machining, the latter machining using the helical trajectory is mainly used from the viewpoint of machining efficiency. As a processing apparatus for obtaining a prism pattern on the surface of a roll mold using a roll-shaped mold as a workpiece, apparatuses such as those disclosed in “
また、通常ロール金型のプリズム形成部の材質には、非鉄系の金属材料が用いられる。これは、ダイヤモンドバイトの切削では、鉄系の被削材では摩耗が激しく加工が困難なためである。非鉄系の金属材料を被削材とした例として、円筒状の母材の表面に銅めっき層を形成し、この銅めっき層に溝を切削し、プリズムパターンを形成する方法がある。銅めっきは良好な被削性を示すため、工具摩耗も少なく大面積のロール金型加工が可能である。 Moreover, a non-ferrous metal material is used for the material of the prism forming part of the normal roll mold. This is because, in the cutting of diamond tools, iron-based work materials are so worn that machining is difficult. As an example of using a non-ferrous metal material as a work material, there is a method in which a copper plating layer is formed on the surface of a cylindrical base material, grooves are cut in the copper plating layer, and a prism pattern is formed. Since copper plating exhibits good machinability, roll tooling of a large area is possible with little tool wear.
反面、銅めっきはさびが発生し易く、そのままで使用すると表面にさびによる染みが発生する。金型に発生した染みの部分は、成形したフィルムにおいても観察されて光学フィルムの外観不良となる。そのため、通常は表面保護用のめっき処理がなされる。保護めっき材質としては無電解Ni−Pめっきや硬質クロムめっきが用意される。このような手法として「特許文献3」や「特許文献4」に示す加工プロセスが開示されている。なお、以上のような技術は「非特許文献1」にも開示されている。
On the other hand, copper plating is prone to rust, and if used as it is, the surface is stained by rust. The part of the stain generated in the mold is also observed in the molded film, resulting in poor appearance of the optical film. Therefore, a plating process for protecting the surface is usually performed. As the protective plating material, electroless Ni-P plating or hard chrome plating is prepared. As such a technique, processing processes disclosed in “Patent Document 3” and “Patent Document 4” are disclosed. The technique as described above is also disclosed in “
金型の被削材として,銅めっき材を用い、切削後に保護めっき処理してフィルム成形に用いる場合が多いが、表面保護めっき処理の際に微細な付着物や切削油剤の残存が要因で保護めっき処理時に染み発生などのめっき欠陥が生じる場合がある。特に、プリズムパターンの溝ピッチが微細となった形状や、溝の角度が小さくなった形状では、加工後の付着物の完全除去が難しく、欠陥発生の可能性が高くなる。 In many cases, copper plating is used as the work material of the mold, and protective plating is applied after film cutting to form a film. However, the surface protection plating process protects fine deposits and residual cutting oil. Plating defects such as stains may occur during the plating process. In particular, in a shape in which the groove pitch of the prism pattern is fine or a shape in which the groove angle is small, it is difficult to completely remove the deposits after processing, and the possibility of occurrence of defects increases.
この対策としては、錆の発生しない被削材を直接切削して、表面保護処理を不要とする方法がある。被削材としては表面保護めっき材としても用いられる無電解Ni−Pめっきが適しており、加工面積が比較的小さい導光板成形用の平板金型のプリズム加工で用いられている。しかし、無電解Ni−Pめっきは銅めっきと比較して被削性が劣り、硬度が大きい材料であるため、工具摩耗が大きいという問題がある。 As a countermeasure, there is a method in which a work material that does not generate rust is directly cut to eliminate the need for surface protection treatment. As the work material, electroless Ni-P plating which is also used as a surface protection plating material is suitable, and is used in prism processing of a flat plate mold for forming a light guide plate having a relatively small processing area. However, the electroless Ni—P plating is inferior in machinability as compared with copper plating, and is a material having a high hardness, so there is a problem that tool wear is large.
切削面積の小さい金型ならば,工具摩耗も小さく、切削可能であるが、フィルム成形用のロール金型では直径がφ100mm以上、長さも400mm以上必要であるため、切削面積が大きくなり工具摩耗が大きくなる。また、プリズムパターンの溝角度が小さくなるほど工具刃先の角度も小さくなり、工具摩耗が増加する。また、プリズムパターンの溝ピッチが微細化すると、ロール金型のプリズムパターンに含まれる溝本数が増大するため、切削距離が増加し工具摩耗が大きくなる。工具摩耗が大きく発生すると、溝加工部の形状がくずれてプリズムパターンの形状精度が低下し、成形した光学フィルムの性能が低下する。また、摩耗した工具は切れ刃の被削性能が低下するため、溝加工部でバリの発生が大きくなり、形状精度低下の要因になる。 A mold with a small cutting area can reduce tool wear and can be cut, but a roll mold for forming a film requires a diameter of φ100 mm or more and a length of 400 mm or more, which increases the cutting area and reduces tool wear. growing. In addition, as the groove angle of the prism pattern becomes smaller, the angle of the tool edge becomes smaller and the tool wear increases. Further, when the groove pitch of the prism pattern is reduced, the number of grooves included in the prism pattern of the roll mold is increased, so that the cutting distance is increased and the tool wear is increased. When tool wear occurs greatly, the shape of the groove processing portion is broken, the shape accuracy of the prism pattern is lowered, and the performance of the molded optical film is lowered. In addition, since the worn tool has a reduced cutting performance of the cutting edge, burrs are greatly generated in the groove processing portion, which causes a reduction in shape accuracy.
特に本発明が対象とするプリズムパターンの溝ピッチは、20μm以下と微細なため、ロール金型の切削距離は非常に大きくなり、工具摩耗によって溝加工部の形状がくずれ、形状精度が低下する問題がある。また、溝加工部の切削開始側と終了側では、工具摩耗進行により終了側に近づくに従って徐々に溝加工部の形状精度が低下し、金型を転写成形したフィルムにおいて、幅方向に光学特性が低下する問題がある。
また、溝のピッチが微細であることと、溝ピッチはサブミクロンオーダの精度が必要であるため、溝ピッチと同じピッチで複数個の工具を配置することは困難であった。
これらの理由から、微細なプリズムパターンを高精度に形成したロール金型を得ることと、それを用いた光学フィルムの成形が困難となっていた。
In particular, since the groove pitch of the prism pattern targeted by the present invention is as fine as 20 μm or less, the cutting distance of the roll mold becomes very large, and the shape of the groove processing part is broken due to tool wear, and the shape accuracy is lowered. There is. In addition, on the cutting start side and the end side of the groove processing portion, the shape accuracy of the groove processing portion gradually decreases as the tool wear progresses and the optical characteristics in the width direction are reduced in the film formed by transferring the mold. There is a problem that decreases.
Further, since the pitch of the grooves is fine and the groove pitch needs to have submicron order accuracy, it is difficult to arrange a plurality of tools at the same pitch as the groove pitch.
For these reasons, it has been difficult to obtain a roll mold in which a fine prism pattern is formed with high accuracy and to mold an optical film using the roll mold.
本発明は、前記問題点を解決し微細なプリズムパターンからなる溝部を高精度に切削加工することにより得られたロール金型を提供し、その金型を用いて高精度な微細なプリズムパターンを有する光学フィルムを提供することを目的とする。 The present invention provides a roll die obtained by solving the above-mentioned problems and cutting a groove portion composed of a fine prism pattern with high accuracy, and using the die, a high-precision fine prism pattern is provided. It aims at providing the optical film which has.
上記課題を解決するために本発明では、溝間のピッチが20μm以下の微細な溝部を有するプリズムパターンが表面に形成された、第1の領域および第2の領域を有する、光学フィルム製造用のロール金型を、前記第1の領域および前記第2の領域では、前記プリズムパターンの溝部は、前記溝間ピッチの2倍以上のピッチのねじ切り方式によって切削される螺旋軌跡を有する第1の溝を有し、前記第1の溝とは前記溝間ピッチだけ離間して、前記溝間ピッチの2倍以上のピッチのねじ切り方式によって切削される螺旋軌跡を有する第2の溝を有し、前記第1の領域と前記第2の領域との間に前記溝間ピッチ以上の平坦部が形成されているように構成した。In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, a prism pattern having fine grooves with a pitch between grooves of 20 μm or less is formed on the surface, and has a first region and a second region for manufacturing an optical film. In the roll mold, in the first region and the second region, the groove portion of the prism pattern has a first groove having a spiral locus cut by a threading method with a pitch of at least twice the pitch between the grooves. A second groove having a spiral trajectory that is separated from the first groove by the pitch between the grooves and is cut by a threading method with a pitch that is twice or more the pitch between the grooves. A flat portion having a pitch greater than or equal to the pitch between the grooves is formed between the first region and the second region.
また、上記課題を解決するために本発明では、溝間のピッチが20μm以下の微細な溝部を有するプリズムパターンが表面に形成された、第1の領域および第2の領域を有する、光学フィルム製造用のロール金型を、前記第1の領域および前記第2の領域では、前記プリズムパターンの溝部は、前記溝間ピッチの2倍以上のピッチにより、リング状の切削軌跡にて円周方向に溝部を切削した第1の複数の溝部と、前記第1の溝部と前記溝間ピッチ離れた位置に前記溝間ピッチの2倍以上のピッチにより、リング状の切削軌跡にて円周方向に溝部を切削した第2の複数の溝部を有し、前記第1の領域と前記第2の領域との間に前記溝間ピッチ以上の平坦部が形成されているように構成した。Moreover, in order to solve the above-mentioned problem, in the present invention, an optical film is manufactured having a first region and a second region, on which a prism pattern having fine grooves with a pitch between grooves of 20 μm or less is formed on the surface. In the first region and the second region, the groove portion of the prism pattern is circumferentially formed in a ring-shaped cutting locus with a pitch of at least twice the pitch between the grooves. A plurality of first groove portions obtained by cutting the groove portions, and a groove portion in a circumferential direction on a ring-shaped cutting locus by a pitch more than twice the pitch between the grooves at a position apart from the first groove portion and the pitch between the grooves; A plurality of second groove portions are cut out, and a flat portion having a pitch greater than or equal to the pitch between the grooves is formed between the first region and the second region.
本手法を用いることで、微細なプリズムパターンの切削加工における工具1本あたりの切削距離を小さくできる。この結果、工具摩耗による影響を小さくでき、プリズムパターンにおいて、形状精度に優れた溝形状を得ることが可能となる。その結果、形状精度の低下が少ないプリズムパターンをロール金型に切削することができ、形状精度の優れたロール金型を得ることができる。また、単位幅のプリズムパターン領域を設定することで、工具摩耗が発生しやすい微細なプリズムパターンをロール金型全面に加工することができるようになり、本ロール金型を用いることで、高精度な溝部からなる微細プリズムパターンをフィルムに転写成形することで、光利用効率に優れた光学フィルムの入手が可能となる。 By using this method, the cutting distance per tool in the cutting process of a fine prism pattern can be reduced. As a result, the influence of tool wear can be reduced, and a groove shape with excellent shape accuracy can be obtained in the prism pattern. As a result, it is possible to cut a prism pattern with little decrease in shape accuracy into a roll mold, and to obtain a roll mold having excellent shape accuracy. In addition, by setting a prism pattern area of unit width, it becomes possible to process a fine prism pattern that is prone to tool wear on the entire surface of the roll mold. By using this roll mold, high accuracy can be achieved. An optical film having excellent light utilization efficiency can be obtained by transferring and molding a fine prism pattern composed of a simple groove on a film.
本発明によれば、20μm以下のような、非常にピッチの小さいプリズムシートを形成することが出来る。このようなピッチの小さいプリズムシートを使用すると、光の屈折効果によってバックライトを正面に集めるのみでなく、プリズムの回折効果によって光を正面に集める効果も発生するので、より明るい画面を形成することが出来る。 According to the present invention, it is possible to form a prism sheet with a very small pitch, such as 20 μm or less. Using a prism sheet with such a small pitch not only collects the backlight in front due to the refraction effect of light, but also produces the effect of collecting light in front due to the diffraction effect of the prism, thus forming a brighter screen. I can do it.
また、本発明によれば、プリズムシートの溝形状を非対称に形成することが出来るので、バックライトの光源の位置に対応して、より効率的に光を正面に集めることが出来るので、より明るい画像を形成することが出来る。 In addition, according to the present invention, the groove shape of the prism sheet can be formed asymmetrically, so that the light can be more efficiently collected in front corresponding to the position of the light source of the backlight. An image can be formed.
以下本発明の実施形態に基づいて、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, based on the embodiment of the present invention, it explains concretely with reference to drawings.
図1に、本発明方法が対称とする光学フィルム製造用のロール金型を示す。図1において(a)はロール金型の外観図を、(b)は(a)における領域Aの断面図を示している。1はロール金型であり、1aは金型に形成されたプリズムパターンである。プリズムパターン1aは、円周方向に多数の溝部から形成されている。プリズムパターン1aは(b)図に示す如く、ピッチP、深さdからなるV字型の溝部1bが連続した形状となっている。
In FIG. 1, the roll metal mold | die for optical film manufacture which this invention method is symmetrical is shown. 1A is an external view of a roll mold, and FIG. 1B is a cross-sectional view of a region A in FIG. 1 is a roll mold, and 1a is a prism pattern formed on the mold. The
ロール金型にプリズムパターン1aを形成する方法として、切削加工により溝部を形成する方法がある。図2に、従来方法による切削加工の模式図を示す。図2において、2は切削工具として用いるダイヤモンドバイトである。光学フィルムを対象としたロール金型の場合、切削加工面の鏡面性が必要となるため、切削工具には加工精度と鋭い切れ刃形状が得られるダイヤモンドバイトが用いられる。ダイヤモンドバイト2の先端部には、ダイヤモンドチップ2aが取付けられている。
As a method of forming the
また、ロール金型の表面には、銅めっきや無電解ニッケル・燐めっきが施され、めっき面をダイヤモンドバイト2により切削することで、溝部を得る。ここで銅めっきは、被削性に優れ、工具摩耗も少ないが、表面が腐食しやすいため、加工後に保護めっきが必要となる。保護めっき処理をすると加工部に保護めっきの厚さ分溝部の形状が変化するため、形状精度に優れた溝部を必要とする際には、無電解ニッケル・燐めっきを用いる。無電解ニッケル・燐めっきは、耐食性にすぐれる反面、銅めっきに比べて硬度が高く工具が磨耗しやすい性質があり、工具摩耗は切削距離に応じて増大する。
Further, the surface of the roll mold is subjected to copper plating or electroless nickel / phosphorous plating, and the plated surface is cut with a
従来方法において、ロール金型1への溝加工方法としては、ダイヤモンドバイト2によりZ方向に溝部1bの深さdに切込みを行い、ロール金型を回転させると同時にX軸方向にダイヤモンドバイト2を移動させることにより、1回転あたりの送りピッチがPである螺旋軌跡3が生成され、ロール金型1の表面に溝部1bが形成される。この動作をX軸方向に連続して行うことにより、図1に示すプリズムパターン1aを有するロール金型が切削できる。しかし、ピッチPが小さくなると、1回転あたりの送り量が細かくなり、ロール金型1のプリズムパターン1aを切削する際の切削距離が増加する。
In the conventional method, as a method of grooving the
例えば、ピッチPを20μmとした場合、ロール金型の直径がφ150mm、X軸方向の長さを400mmとした場合、螺旋軌跡3での切削距離は150×π×400÷0.02で算出され、約9.5kmとなる。切削距離が大きくなると、先に述べたとおり、ダイヤモンドバイトの切れ刃部分では、工具摩耗が発生する。図3に工具摩耗の形態を示す。 For example, when the pitch P is 20 μm, the roll mold diameter is φ150 mm, and the length in the X-axis direction is 400 mm, the cutting distance on the spiral locus 3 is calculated as 150 × π × 400 ÷ 0.02, 9.5km. As the cutting distance increases, tool wear occurs at the cutting edge portion of the diamond tool as described above. Fig. 3 shows the form of tool wear.
図3(a)はダイヤモンドバイト2の全体図であり、(b)図はダイヤモンドチップ2aをD方向から見た図を、(c)図はダイヤモンドチップ2aをE方向から見た図を示す。切削距離が大きくなると(b)、(c)図の斜線で示した箇所に摩耗が発生し、摩耗が過大になると、斜線部分で微小な欠けであるチッピングの発生や、切れ刃先端部の欠損が発生し、切削した溝部において表面粗さが低下し、溝形状の精度低下となる問題があった。予備実験において、溝角度が45°程度の溝加工では切削距離が5km以上となると刃先の工具摩耗により溝形状の崩れが発生することを確認している。つまり、溝角度が45度のように小さいと、ピッチに対して溝の深さが大きくなるので、刃先にかかる負担が過酷になる。
3A is an overall view of the
次に、前記問題を解決するための本発明方式の実施例について述べる。図4は、本発明方式による図1に示すロール金型1のプリズムパターン1aの形成方法の実施例を示す。図4(a)図において、ダイヤモンドバイト2を用い、プリズムパターン1aの3倍のピッチ(3×P)を有する螺旋軌跡により、ロール金型1の表面に溝部4aを切削する。続いて、図4(b)に示すように、溝部4aに対してダイヤモンドバイト2をX軸方向にピッチP分だけ移動した位置より、プリズムパターン1aの3倍のピッチ(3×P)を有する螺旋軌跡により、ロール金型1の表面に溝部4bを切削する。
Next, an embodiment of the method of the present invention for solving the above problem will be described. FIG. 4 shows an embodiment of a method for forming the
これにより、ロール金型には、溝部4aと溝部4bが連続した溝部が形成される。続いて、図4(c)で示すように、溝部4bに対してダイヤモンドバイト2をX軸方向にピッチP分だけ移動した位置より、プリズムパターン1aの3倍のピッチ(3×P)を有する螺旋軌跡により、ロール金型1の表面に溝部4cを切削する。これにより、ロール金型には、溝部4aと溝部4bと溝部4cが連続した溝部が形成され、溝部4cと溝部4aが連続することにより、溝ピッチPにて連続するプリズムパターン1aが形成される。
Thereby, the groove part which the
本発明方式では、溝部4a、4b、4cを切削する際の切削距離は、図2で示す従来の切削方式に対して1/3となり、工具摩耗を小さくできる。工具であるダイヤモンドバイト1本にて切削加工する場合、図2の従来手法では、工具が徐々に磨耗するため、幅方向の大きい部分では、摩耗により形状精度が低下した溝形状となるが、本発明方式では、摩耗が小さい状態で、ロール金型1の幅方向全体に溝部4aを形成し、続いて、溝部4bを幅方向全体に、更に溝部4cを幅方向全体に形成することで、工具摩耗進行による溝部の形状精度低下の影響を幅方向全体に均一化できる。これにより、成形したフィルムでの光学特性(輝度分布など)がフィルムの幅方向で均一化される効果が得られる。
In the method of the present invention, the cutting distance when cutting the
図11はこのようにして形成されたプリズムパンターンを持つロール金型1によって形成されたプリズムシート50の溝の例である。図11において、溝4aは第1回目の切削による溝であり、溝4bは第2回目の切削による溝であり、溝4cは第3回目の切削による溝である。図11に示すように、第1回目の切削で形成された溝4aの両側には第2回目の切削による溝4bあるいは第3回目の切削による溝4cが存在している。
FIG. 11 shows an example of the grooves of the
すなわち、第1回目の切削によって形成された溝4aの両側にはそれよりも浅い溝4bおよび4cが存在している。これを言い換えると次のようになる。すなわち、溝ピッチをPとし、溝の深さをdとしたとき、溝4aにおけるd/Pはその両側の溝のd/Pよりも大きいことになる。
That is, the
図12は切削を2回に分けておこなった場合の、プリズムパンターンを持つロール金型1によって形成されたプリズムシート50の溝の例である。図12において、溝4aは第1回目の切削による溝であり、溝4bは第2回目の切削による溝である。図12に示すように、第1回目の切削で形成された溝4aの両側には第2回目の切削による溝4bが存在している。
FIG. 12 shows an example of the groove of the
すなわち、この場合も、第1回目の切削によって形成された溝4aの両側にはそれよりも浅い溝4bが存在している。したがって、この場合も、溝ピッチをPとし、溝の深さをdとしたとき、溝4aにおけるd/Pはその両側の溝のd/Pよりも大きいことになる。
That is, also in this case, the
また、溝部4a、4b、4cを切削する際に工具を交換することで、工具1本当たりの切削距離を低減できるため、工具摩耗による溝部の形状精度の低下が少ない溝を得ることが可能となる。溝部の形状精度の低下を小さくすることで、成形した光学フィルムの光学特性を向上でき、優れた光学フィルムを成形可能なロール金型1を得ることができる。
In addition, since the cutting distance per tool can be reduced by exchanging the tools when cutting the
溝部4a、4b、4cを切削する際に工具を交換すると、図11または図12に示すような、隣り合う溝間で切削バイトの刃先の磨耗による影響でd/Pが周期的に変化することは無い。しかし、切削バイトの刃先の形状等によるプリズムパターンの溝形状が変化することはある。すなわち、ロール金型に溝を形成する際、切削バイトの刃先が異なると、ロール金型に形成された溝の微視的な傷等が異なる。このような傷はプリズムシート50に転写される。図13はこのようにして形成されたロール金型1によって形成されたプリズムシート50の溝形状の例である。
If the tool is changed when cutting the
図13(a)において、プリズムパンターンの溝の側壁に形成された、実線51あるいは破線52は傷を表す。第1回目の切削で用いたバイトの刃先による傷を実線で表し、第2回目の切削で用いたバイトの刃先による傷を破線で表す。実線51あるいは破線52は、単に傷の種類が異なるというだけで、どちらの傷が大きいというものではない。図13(b)は図13(a)のA−A断面であり、溝の側壁に形成された傷の例を示す。図13(b)に示すよに、傷の種類として、例えば、傷の深さdd、傷のピッチpp等形状で表すことが出来る。
In FIG. 13A, a
傷の深さは例えば、5nm〜10nm程度である。バイトの刃先が異なれば、形成される傷の深さdd、あるいはピッチppが異なることになる。そして、本実施例を用いた場合は、プリズムパンターンの溝の側壁には、同じ種類の傷が周期的に現れることになる。図13(a)の例では、2ピッチ毎に同じ種類の傷が現れることになる。 The depth of the scratch is, for example, about 5 nm to 10 nm. If the cutting edge of the cutting tool is different, the depth dd or pitch pp of the formed scratch will be different. When this embodiment is used, the same type of scratches appear periodically on the side walls of the grooves of the prism pan pattern. In the example of FIG. 13A, the same type of scratch appears every two pitches.
なお、本実施例の説明では、溝部4a,4b、4cの切削加工は、Z軸方向に1回の切込みにて切削する方法にて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、1つの溝部をZ軸方向に複数回の切込みにて切削する場合でも可能である。通常、溝深さが大きい場合には複数回に分けて切込みを実施する。この際は、溝部4a,4b、4cの順にZ軸方向に第一の切込みにて切削加工し、続いてZ軸方向に第2の切込みにて同様の切削を実施し、所望の溝深さdまでZ軸方向に切込みを実施することで、目的のプリズムパターン1aが得られる。
In the description of the present embodiment, the
Z軸方向に切込みを複数回実施して切削する場合、Z軸方向に切込みするごとに工具を交換しても良いが、仕上げ工程であるZ軸方向の最終切込み工程にて、溝部4a,4b、4cを切削する際に工具交換を実施することにより、使用する工具本数を少なくでき、かつ形状精度の高い溝部を得ることができる。また、本発明は溝部4a,4b、4cの加工順序を規定するものではなく、切削する際の順序を入れ替えても良い。
When cutting with a plurality of incisions in the Z-axis direction, the tool may be replaced each time the incision is made in the Z-axis direction. However, in the final incision process in the Z-axis direction, which is a finishing process, the
ここで、本実施例では、切削する溝部のピッチをプリズムパターンの溝部ピッチPの3倍としたが、本発明法はこれに限るものではなく、切削距離に応じて、ピッチの倍数を増減することで対応が可能である。例えば、切削距離が少ない場合には、2倍のピッチで加工し、切削距離が多い場合には4倍以上のピッチにて加工する。 Here, in this embodiment, the pitch of the groove to be cut is three times the groove pitch P of the prism pattern. However, the method of the present invention is not limited to this, and the multiple of the pitch is increased or decreased according to the cutting distance. This is possible. For example, when the cutting distance is small, processing is performed at a double pitch, and when the cutting distance is large, processing is performed at a pitch of four times or more.
図8に本発明方式における、ロール金型1を回転駆動させて切削加工するためのロール金型加工機20を示す。図8(a)は加工機20をY方向より見た図を示しており、切削工具であるダイヤモンドバイト2は、図示していない加工機のZ軸に取付けされ、ロール金型1への接近や切込み移動が可能である。ロール金型加工機20において、22はロール金型を滑らかに回転させるためのベアリング支持部であり、超精密切削を行うためベアリング支持部22は空気静圧式や油静圧式のベアリングを用いる。24はロール金型1を回転駆動するためのモータであり、カップリング21とベアリング支持部22を介して回転力をロール金型1に伝達する。ロール金型1の回転と、ダイヤモンドバイト2のZ軸方向の移動により、ロール金型1に溝部を切削加工する。図8(b)は、ロール金型加工機20をX方向より見た図であり、図7(a)においてダイヤモンドバイト2が位置するX軸位置でのF−F‘断面を示したものである。
FIG. 8 shows a roll
次に、本発明方式における第2の実施例について説明する。図5は、本発明方式による図1に示すロール金型1のプリズムパターン1aの形成方法の実施例を示す。図4では、切削工具による切削軌跡は、プリズムパターン1aのピッチPの3倍による螺旋軌跡としたが、図5においては、螺旋軌跡ではなくリング状の軌跡で実施する。
Next, a second embodiment in the system of the present invention will be described. FIG. 5 shows an embodiment of a method for forming the
図5に示すリング状の軌跡での切削加工では、ロール金型1の回転中にダイヤモンドバイト2のX軸方向の移動は実施せず、Z軸方向にのみダイヤモンドバイト2を移動し切込みを行う。目的の切込みが実施された後、ダイヤモンドバイト2をロール金型1より離し、プリズムパターン1aのピッチPの3倍の移動量でX軸方向にダイヤモンドバイト2の移動を実施した後、再度切込みを実施する。これを繰り返すことにより、リング状の軌跡にて溝部6aを得る。続いて、プリズムパターン1aの溝ピッチP分だけダイヤモンドバイト2をX軸方向に移動し、前記6aの溝部と同様な手順で溝部6b、6cをリング状の軌跡にて切削する。これにより、リング状の溝部で形成されたプリズムパターン1aを得ることができる。
In the cutting process with the ring-shaped locus shown in FIG. 5, the
このようにして形成されたロール金型1によって形成されたプリズムシート50の溝形状は図11あるいは図12のような形状となる。図11あるいは図12については、実施例1において説明にしたので、ここでは省略する。
The groove shape of the
溝部6a,6b、6cの切削加工に際し、それぞれの溝部を工具交換して切削することにより、工具摩耗による溝形状精度の低下を低減し、形状精度に優れたプリズムパターン1aを得ることができる。このように、工具を交換する場合であっても、プリズムパンターンの溝に形成される微小な傷等は、工具によって異なるので、異なる種類の傷が、ロール金型に周期的に形成される。したがって、プリズムシート50の溝には、図13に示すように、異なる種類の傷が周期的に現れることになる。図13の説明は実施例1で行ったので、ここでは省略する。
When cutting the
また、切込みを複数回実施する場合も実施例1と同様な手順にて可能である。複数回切込みを実施する場合には、最終切込み工程にて工具交換を実施することで、切削加工に使用する工具の本数を低減することが可能である。 Further, when cutting is performed a plurality of times, the same procedure as in the first embodiment is possible. In the case where cutting is performed a plurality of times, it is possible to reduce the number of tools used for cutting by performing tool change in the final cutting process.
以下本発明方式を用いた具体的な実施例について述べる。直径130mm長さ400mmのロール金型に対し、ピッチ5μm、深さ5.5μm、V溝の角度が45°の寸法仕様である微細プリズムパターンを有するロール金型の切削加工を実施した。ロール金型4の表面にはダイヤモンドバイトによる切削加工に適しためっき材料である無電解ニッケル・燐めっきを100ミクロン施し、めっき部分をダイヤモンドバイトで切削した。切削工具は溝形状と同じ先端がV字型の単結晶ダイヤモンドバイトである。 Specific examples using the method of the present invention will be described below. A roll mold having a fine prism pattern having a dimensional specification with a pitch of 5 μm, a depth of 5.5 μm, and a V groove angle of 45 ° was performed on a roll mold having a diameter of 130 mm and a length of 400 mm. Electroless nickel / phosphorous plating, which is a plating material suitable for cutting with a diamond tool, was applied to the surface of the roll mold 4 for 100 microns, and the plated portion was cut with a diamond tool. The cutting tool is a V-shaped single crystal diamond tool that has the same shape as the groove.
まず、図2で示す従来方式による、溝ピッチと同じ螺旋軌跡でロール表面に切削加工を実施した。加工の結果、幅方向が大きくなるに従って外観の変化が見られた。加工部をSEM観察した結果、工具摩耗による溝形状の変形が発生していることがわかった。工具を観察した結果、先端が細くなるように摩耗しており、バイトの先端角度が変化していた。成形した転写フィルムにおいて、光学特性を調べた結果、幅方向が大きくなるに従って目的の輝度分布特性が得られず、プリズムパターンが目的通りできていないことを確認した。 First, the roll surface was cut by the same spiral locus as the groove pitch according to the conventional method shown in FIG. As a result of the processing, the appearance was changed as the width direction was increased. As a result of SEM observation of the machined part, it was found that the groove shape was deformed due to tool wear. As a result of observing the tool, the tip was worn so that the tip was thin, and the tip angle of the tool changed. As a result of examining the optical characteristics of the molded transfer film, it was confirmed that the target luminance distribution characteristics could not be obtained as the width direction increased, and the prism pattern was not formed as intended.
そこで、本発明方式による切削方式により、ロール金型の切削を実施した。切削工具の軌跡は螺旋軌跡である。溝部の螺旋ピッチは溝ピッチの3倍の15μmとした。従って切削に用いた工具の本数は3本である。本発明方式による切削加工の結果、若干の工具摩耗はみられたが、溝形状の形状変化は少なかった。本ロール金型から成形した転写フィルムにおいて光学特性を調べた結果、設計した形状とほぼ等しい輝度分布特性を得た。 Therefore, the roll mold was cut by the cutting method according to the present invention. The locus of the cutting tool is a spiral locus. The spiral pitch of the groove was 15 μm, which is three times the groove pitch. Therefore, the number of tools used for cutting is three. As a result of cutting by the method of the present invention, slight tool wear was observed, but there was little change in the shape of the groove. As a result of examining the optical characteristics of the transfer film molded from this roll mold, a luminance distribution characteristic almost equal to the designed shape was obtained.
図6は本発明方式において切削したロール金型を示している。図6(a)は金型全体図を、(b)図は領域Bの断面拡大図を示す。図6のロール金型において、表面にプリズムパターン5aが複数配置されている。これは、プリズムパターン1aのピッチが更に微細化した際に、切削距離の増加に伴う工具摩耗増大による溝部の形状精度の低下を抑止する手法を示している。プリズムパターン5aの切削方法に関しては、前記実施例1,2にまたは実施例3示した手法にて形成する。
FIG. 6 shows a roll die cut in the method of the present invention. 6A is an overall view of the mold, and FIG. 6B is an enlarged cross-sectional view of the region B. In the roll mold of FIG. 6, a plurality of
形成したプリズムパターン5aを、目的のロール金型1の加工幅を満たす個数分だけ配置することで、ロール金型1の幅方向全体にプリズムパターン1aと同じ形状のプリズムパターンを得る。図6の場合(b)図に示したようにプリズムパターン5aの間に、平坦部5bを設けている。図6に示したロール金型1から成形したフィルムの用途としては、プリズムパターン5aの幅寸法に裁断して使用されるフィルムを想定しており、平坦部5bを形成することにより、フィルム成形後の裁断位置の特定を容易にしている。
By disposing the formed
また、連続したプリズムパターン1aが必要な場合には、図7に示す形状にすることで対応が可能である。図7において(a)図は金型全体図を、(b)図は領域Dの断面拡大図を示す。切削加工する際の工具の座標設定により、プリズムパターン5aの溝部を連続させている。(b)図の断面図に示したとおり、プリズムパターン5aの両端部の溝部をオーバラップするようにして、境界部5cを形成している。なお、(a)図において説明の都合上、境界部5cの部分を太線で示しているが、実際には、加工機の座標設定の分解能が0.01μmと高いため、境界部5cを目視で判別できない程度に加工することが可能である。
Further, when a
図9は、本発明方式による切削加工方法により得られたロール金型1よりフィルム部材30を成形する状態を示している。ロール金型1には切削加工によるプリズムパターン1aが形成されている。フィルム部材30には表面に未硬化の樹脂材料が塗布してあり、ロール金型4に対しフィルム部材30を押し付けるようにしてプリズムパターン1aを未硬化の樹脂材料が塗布されたフィルム部材30に転写成形する。
FIG. 9 shows a state in which the
ロール金型1を回転させ、かつフィルム部材30をロール金型4に押し付けながら矢印方向に移動することでロール金型1のプリズムパターン1aを、フィルム部材30に凹凸形成部30dが形成される。また、フィルム部材の表面に紫外線硬化樹脂を塗布し、転写成形のプリズムパターンが転写される部分に紫外線をあてながら成形することで、転写と樹脂の硬化が同時にでき、効率よいフィルムの製造が可能となる。
By rotating the roll die 1 and moving the
図10は、本発明方式による切削加工方法により得られたロール金型1よりフィルム部材30を成形するロール転写成形部を示している。塗工用ダイ44、支持ロール45、ロール金型1、押しロール42、剥離ロール43を備える。本機構部により基材フィルム30aに紫線硬化樹脂を塗工、成形、硬化し、フィルム30を成形する。基材フィルム30aはロール状に巻かれた素材より供給され、またフィルム30は図示していない巻き取り部によってロール状に巻き取られる。
FIG. 10 shows a roll transfer molding part for molding the
塗工用ダイ44には、紫外線硬化樹脂が供給され開口部から紫外線硬化樹脂を吐出する。支持ロール45は外周面が金属であり、塗工用ダイ44と対面する位置に配置されている。塗工用ダイ44と支持ロール45は基材フィルム30aへの紫外線効果樹脂の塗工部を構成している。基材フィルム30aは塗工用ダイ44と支持ロール45との間を通過し、支持ロール45により搬送される。塗工用ダイ44は搬送される基材フィルム30a上に未硬化の紫外線硬化樹脂層30bを形成する。
An ultraviolet curable resin is supplied to the coating die 44 and the ultraviolet curable resin is discharged from the opening. The
ロール金型1には外周面に紫外線硬化樹脂を成形すべきプリズムパターン1aが形成されている。押しロール42は外周面がロール金型1の外周面と向き合う位置に配置されている。これにより、押しロール42は基材フィルム30aの搬送方向を変更し、ロール金型1に巻き付けるとともに、基材フィルム30aをロール金型1に対して押圧し、未硬化の紫外線硬化樹脂層30bをプリズムパターン1aに押し込む。
The
剥離ロール43はロール金型1に巻き付いて搬送されていた基材フィルム30aの搬送方向を変更し、ロール金型1から剥離する位置に配置されている。また、押しロール42と剥離ロール43との間にロール金型1の外周面に対向して紫外線照射装置41が配置されている。紫外線照射装置41はロール金型1に巻き付いている基材フィルム30aの裏面側から紫外線を照射する。
The peeling
これにより未硬化の紫外線硬化樹脂層30bはプリズムパターン1aを充填した状態のまま硬化し、硬化した紫外線硬化樹脂層30cに変化する。硬化した紫外線硬化樹脂層30cが付着した基材フィルム30aは剥離ロール43まで走行する途中でロール金型1から剥離する。これにより基材フィルム30a状に紫外線硬化樹脂層30cが形成されたフィルム部材30を得ることができる。
As a result, the uncured ultraviolet
図14は本発明によって形成されたプリズムシート50の他の例である。本実施例のプリズムシート50に形成された溝は対称ではなく、図14に示すように、片側の側壁角度θ1と他の側の側壁角度θ2を有している。このようなプリズムシートはバックライトからの入射光が指向性を持ってプリズムシートに入射する場合に、画面正面により効果的に光を集光する場合に効果がある。
FIG. 14 shows another example of the
このようなプリズムシート50をロール金型1で形成する場合、バイトの刃先は非対称となるが、特に、図14に示すθ1側において、刃先に加わるストレスは過酷になり、この部分で刃先の磨耗が進行する。したがって、図14に示すような、非対称な溝を持つプリズムシートを形成するためのロール金型の製作には、本発明は特に効果がある。
When such a
図14に示すような、溝形状を有するプリズムシート50の場合であっても、本発明を使用した場合は、図11、図12、あるいは、図13に示すような溝形状の特徴を有する。
Even in the case of the
1…ロール金型、1a…プリズムパターン断面、1b…溝部、2…ダイヤモンドバイト、
2a…ダイヤモンドチップ、3…溝ピッチPでの螺旋軌跡、
4a…3倍の溝ピッチによる第一の螺旋軌跡、4b…3倍の溝ピッチによる第二の螺旋軌跡、4c…3倍の溝ピッチによる第三の螺旋軌跡、5a…単位幅のプリズムパターン、5b…単位幅のプリズムパターン間の平坦部、5c…単位幅のプリズムパターン間の境界部、6a…3倍の溝ピッチによる第一のリング状の切削軌跡、6b…3倍の溝ピッチによる第二のリング状の切削軌跡、6c…3倍の溝ピッチによる第三のリング状の切削軌跡、20…ロール金型加工機、
21…カップリング、22…ベアリング支持部、23…ロール加工機ベース、24…モータ、30…フィルム部材、30a…基材フィルム、30b…未硬化の紫外線硬化樹脂層、30c…硬化後の紫外線硬化樹脂層、30d…フィルム上に転写されたプリズムパターン、41…紫外線照射機構部、42…押しロール、43…剥離ロール、44…塗工用ダイ、45…支持ロール、50…プリズムシート、51…プリズムシートの傷、52…プリズムシートの傷。
DESCRIPTION OF
2a ... diamond tip, 3 ... spiral trajectory with groove pitch P,
4a: first spiral locus with 3 times groove pitch, 4b: second spiral locus with 3 times groove pitch, 4c: third spiral locus with 3 times groove pitch, 5a: prism pattern with unit width, 5b: flat portion between prism patterns of unit width, 5c: boundary portion between prism patterns of unit width, 6a: first ring-shaped cutting locus with 3 times groove pitch, 6b: first portion with 3 times groove pitch A second ring-shaped cutting locus, 6c, a third ring-shaped cutting locus with a triple groove pitch, 20 ... a roll die processing machine,
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記第1の領域および前記第2の領域では、前記プリズムパターンの溝部は、前記溝間ピッチの2倍以上のピッチのねじ切り方式によって切削される螺旋軌跡を有する第1の溝を有し、
前記第1の溝とは前記溝間ピッチだけ離間して、前記溝間ピッチの2倍以上のピッチのねじ切り方式によって切削される螺旋軌跡を有する第2の溝を有し、
前記第1の領域と前記第2の領域との間に前記溝間ピッチ以上の平坦部が形成されていることを特徴とする光学フィルム製造用のロール金型。 A roll mold for producing an optical film having a first region and a second region, wherein a prism pattern having fine grooves with a pitch between grooves of 20 μm or less is formed on the surface,
In the first region and the second region, the groove portion of the prism pattern has a first groove having a spiral locus that is cut by a threading method with a pitch that is twice or more the pitch between the grooves,
The first groove has a second groove having a spiral locus that is separated by a pitch between the grooves and is cut by a threading method with a pitch of twice or more the pitch between the grooves,
A roll mold for producing an optical film , wherein a flat portion having a pitch greater than or equal to the pitch between the grooves is formed between the first region and the second region.
前記第1の領域および前記第2の領域では、
前記プリズムパターンの溝部は、前記溝間ピッチの2倍以上のピッチにより、リング状の切削軌跡にて円周方向に溝部を切削した第1の複数の溝部と、
前記第1の溝部と前記溝間ピッチ離れた位置に前記溝間ピッチの2倍以上のピッチにより、リング状の切削軌跡にて円周方向に溝部を切削した第2の複数の溝部を有し、
前記第1の領域と前記第2の領域との間に前記溝間ピッチ以上の平坦部が形成されていることを特徴とする光学フィルム製造用のロール金型。 A roll mold for producing an optical film having a first region and a second region, wherein a prism pattern having fine grooves with a pitch between grooves of 20 μm or less is formed on the surface,
In the first region and the second region,
The groove portion of the prism pattern has a plurality of first groove portions that are cut in the circumferential direction along a ring-shaped cutting locus at a pitch that is twice or more the pitch between the grooves, and
A second plurality of groove portions obtained by cutting the groove portions in the circumferential direction along a ring-shaped cutting locus at a pitch more than twice the inter-groove pitch at a position apart from the first groove portion and the inter-groove pitch. ,
A roll mold for producing an optical film , wherein a flat portion having a pitch greater than or equal to the pitch between the grooves is formed between the first region and the second region.
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